2020版高考物理大一輪復習 第十二章 近代物理 2 第一節(jié) 光電效應課后達標能力提升.doc

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第一節(jié) 光電效應 (建議用時：40分鐘) 一、單項選擇題 1．入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，則下列說法中正確的是(　　) A．從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加 B．逸出的光電子的最大初動能減小 C．單位時間內從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D．有可能不發(fā)生光電效應 解析：選C.光電效應瞬時(10－9 s)發(fā)生，與光強無關，A錯誤；光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，入射光的頻率越大，最大初動能越大，B錯誤；光電子數(shù)目多少與入射光的強度有關，光強減弱，單位時間內從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少，C正確；能否發(fā)生光電效應，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率，與光強無關，D錯誤． 2．(2019太原質檢)關于物質的波粒二象性，下列說法中不正確的是(　　) A．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性 B．運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道 C．波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性 解析：選D.光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性，D項錯誤． 3．在光電效應的實驗結果中，與光的波動理論不矛盾的是(　　) A．光電效應是瞬時發(fā)生的 B．所有金屬都存在極限頻率 C．光電流隨著入射光增強而變大 D．入射光頻率越大，光電子最大初動能越大 解析：選C.按照光的波動理論，電子吸收光子的能量需要時間，因此光電效應不可能瞬時發(fā)生，這與光電效應具有瞬時性矛盾；按照光的波動理論，只要有足夠長的時間，電子會吸收足夠的能量，克服原子的束縛成為光電子，因此所有金屬均可以發(fā)生光電效應，這與光電效應有極限頻率矛盾；按照光的波動理論，照射光越強，電子獲得的能量越大，打出的光電子的最大初動能越大，這與光電效應中打出的光子的最大初動能與光強無關，而與照射光的頻率有關矛盾；按照光的波動理論也可以得到光越強打出的光電子越多，光電流越大，因此C項正確． 4．(2017高考北京卷)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調的世界上最強的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用． 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.610－34 Js，真空光速c＝3108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：選B.由題意知，電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h≈210－18 J，故選項B正確． 5．研究光電效應電路如圖所示，用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖象中，正確的是(　　) 解析：選C.由于是強度不同的光照射同種鈉極板，則遏止電壓相同，強度不同，飽和光電流不同，選項C正確． 6．(2017高考上海卷)光子的能量與其(　　) A．頻率成正比　　　 　　　 B．波長成正比 C．速度成正比 D．速度平方成正比 解析：選A.由E＝hν＝h，可見光子的能量與其頻率成正比、與其波長成反比，A正確，B錯誤；由于任意能量的光子在真空中傳播的速度都是相同的，故C、D錯誤． 7．以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在極短時間內只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出．強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應，這已被實驗證實．光電效應實驗裝置示意圖如圖所示．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應，換用同樣頻率為ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場．逐漸增大U，光電流會逐漸減小；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析：選B.以從陰極K逸出的且具有最大初動能的光電子為研究對象，由動能定理得： －Ue＝0－mv ① 由光電效應方程得： nhν＝mv＋W(n＝2，3，4，…) ② 由①②式解得：U＝－(n＝2，3，4，…)， 故選項B正確． 二、多項選擇題 8．如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其原因可能是(　　) A．入射光太弱 B．入射光波長太長 C．光照時間短 D．電源正、負極接反 解析：選BD.入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應，故選項B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產生，故選項D正確． 9．用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，則(　　) A．圖象甲表明光具有粒子性 B．圖象乙表明光具有波動性 C．用紫外線觀察不到類似的圖象 D．實驗表明光是一種概率波 解析：選ABD.圖象甲曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性．圖象乙曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，故A、B正確；同時也表明光波是一種概率波，故D正確；紫外線本質和可見光本質相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯誤． 10．波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等 解析：選AB.光電效應現(xiàn)象、黑體輻射的實驗規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項A正確，選項C錯誤；熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性，選項B正確；由德布羅意波長公式λ＝和p2＝2mEk知動能相等的質子和電子動量不同，德布羅意波長不相等，選項D錯誤． 11．(2019北京朝陽模擬)用綠光照射一個光電管，能產生光電效應．欲使光電子從陰極逸出時最大初動能增大，可以(　　) A．改用紅光照射 B．改用紫光照射 C．改用藍光照射 D．增加綠光照射時間 解析：選BC.光電子的最大初動能與照射時間或照射強度無關，而與入射光子的能量有關，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時最大初動能越大，所以本題中可以改用比綠光光子能量更大的紫光、藍光照射，以增大光電子從陰極逸出時的最大初動能． 12. (2019河北保定模擬)如圖所示，這是一個研究光電效應的電路圖，下列敘述中正確的是(　　) A．只調換電源的極性，移動滑片P，當電流表示數(shù)為零時，電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值 B．保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數(shù)將一直增大 C．不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，電流表示數(shù)會增大 D．陰極K需要預熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流 解析：選AC.只調換電源的極性，移動滑片P，電場力對電子做負功，當電流表示數(shù)為零時，則有eU＝mv，那么電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值，故A項正確；當其他條件不變，P向右滑動，加在光電管兩端的電壓增加，光電子運動更快，由I＝得電流表讀數(shù)變大，若電流達到飽和電流，則電流表示數(shù)不會增大，B項錯誤；只增大入射光束強度時，單位時間內光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C項正確；因為光電效應的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預熱，所以D項錯誤． 13．產生光電效應時，關于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是(　　) A．對于同種金屬，Ek與照射光的強度無關 B．對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比 C．對于同種金屬，Ek與照射光的時間成正比 D．對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關系 解析：選AD.發(fā)生光電效應，一個電子獲得一個光子的能量，Ek＝hν－W0，所以Ek與照射光的強度無關，與光照射的時間無關，A正確，C錯誤；由Ek＝hν－W0＝h－W0可知Ek與λ并非成反比關系，B錯誤；由Ek＝hν－W0可知，Ek與照射光的頻率成線性關系，D正確． 14．(2019陜西師大附中檢測)用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當a光照射時驗電器的指針偏轉，b光照射時指針未偏轉，以下說法正確的是 (　　) A．增大a光的強度，驗電器的指針偏角一定減小 B．a光照射金屬板時驗電器的金屬小球帶負電 C．a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長 D．若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產生的 解析：選CD.增大a光的強度，從金屬板中打出的光電子數(shù)增多，驗電器帶電荷量增大，指針偏角一定增大，A錯誤；a光照射到金屬板時發(fā)生光電效應現(xiàn)象，從金屬板中打出電子，金屬板帶正電，因此，驗電器的金屬小球帶正電，B錯誤；發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，因此a光的頻率大于b光的頻率，a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長，C正確；氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產生的光子能量大于氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產生的光子能量，D正確．